Преобразователь однофазного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M5/27 

to

15

20

25

11302398

. Изобретение относится к преобра - зовательной технике и может быть использовано при построении преобразователей частоты различного назначения.

Целью изобретения является повьше- ние быстродействия.

На фиг. 1 изображена электрическая схема устройства для преобразования частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие его работу на примере удвоителя частоты; на фиг. 3 - электрическая схема регулирующего органа дискретного действия; на фиг. 4 - электрические схемы аналого-цифрового преобразователя и преобразователя кодов; на фиг. 5 - схема устройства деления напряжений; на фиг. 6 - схема устройства умножения напряжений.

Устройство для преобразования частоты (фиг. 1) содержит регулирующий орган 1 дискретного действия 1, к управляющим входам ,,- - , которого подсоединен преобразователь 2 кодов. Входы преобразователя кодов jXj ,. . . ,х I соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя 3. Вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом блока

4деления напряжений, вход делителя

5которого соединен с входом устройства для преобразования частоты, а вход делимого 6 через формирователь 7 эталонного напряжения - к входу устройства для преобразования частоты.

Регулирующий орган дискретного действия (фиг. 3) содержит трансформатор 8, вторичная обмотка которого снабжена центральным 9 и промежуточными 10-13 отводами. Промежуточные отводы совместно с крайними отводами 14 и 15 посредством двух групп управяемых ключей 16 и 17, выполненных на транзисторах, вкаченных в диапо- али выпрямительных мостов, подсоединены к выходу регулирующего органа искретного действия. Управляющие ходы ключей соединены с вьпсодами вух групп коньюнкторов 18 и 19. Один з входов каждой группы соединен с оответствующим управляющим входом егулирующего органа дискретного дей30 ж 35 л

40

45

50

55

ствия у. ,у ,.. . ,у. Другие входы объ

единены в узел. Один узел соединен с управляющим входом у непосредственно, в другой - через инвертор 20.

o

5

0

5

Преобразователь 2 кодов выполнен на инверторах 21 и логических элементах 2И 22 совпадения, а аналого-цифровой преобразователь 3 - на компараторах 23 (фиг. 4). Kotmapaтор,.формирующий сигнал управления у, через трансформатор 24 подсоединен к входу аналого-цифрового преобразователя 3, причем один из входов этого компаратора заземлен. Остальные компараторы одним -из входов подсоединены к выходу выпрямительного моста 25, соединенного входом с вторичной обмоткой трансформатора 24, а другим входом - к выходам делителя 26 напряжения, состоящего из последовательно соединенных резисторов, подключенных к источнику постоянного напряжения Е.

Блок 7 деления напряжения выполнен (фиг. 5) на основании блока 27 умножения напряжений и усилителя 28, Блок 27 умножения напряжений содержит резистивные оптроны 29 и 30, резисторы 31 и 32, которые совместно с фоторезисторами оптронов образуют мостовую схему, и дополнительные резисторы 33 и 34, подсоединенные к свето- диодам оптронов,а также усилитель 35.

Формирователь 7 эталонного напря- 0 жения представляет собой генератор гармонических колебаний с автоматической регулировкой усиления, синхронизированный входным напряжением сети, и выполнен на операционном уси- 5 лителе К 140УДА.

Все логические элементы устройства для преобразования частоты могут быть выполнены на интегральных микросхемах серии К155, усилители 28 и 24 блока деления напряжения - на .микросхемах серии К140.

Работа устройства для преобразования частоты происходит следующим образом.

0

50

Формирователь 7 эталонного напряжения из входного напряжения сети U, (фиг. 2а) формирует эталонное напряжение и заданной частоты (фиг. 2б).

55

Это напряжение поступает на вход делимого устройства 4 деления напряжений, вход делителя которого соединен с входом устройства преобразования частоты. В результате деления на входе аналого-цифрового преобразователя формируется напряжение U, пропорциональное частному от деления напряжения 5 на напряжение U (фиг.2в).

л , . . .

тел ем

Аналого-цифровой преобразователь 3 (фиг. 4) в результате Сравнения компараторами 23 мгноьенных значений напряжения Uj с нулевым уровнем, а модуля его мгновенных значений U с различными уровнями напряжений, заданными делителем 26 (на диаграмме 2.Д для примера показаны три уровня), формирует управляющие сигналы х, ,. Эти сигналы преобразова- кодов (фиг. 4) преобразуются в сигналы Уд ,у,,...,у управляющего кода Y. При этом сигнал у (фиг. 2г) принимает значение Лог.1 в том случае, если полярность напря жений U;, и и противоположна (т.е. , когда Uj iO). В противном случае сигнал у равен значению Лог.О.

Под действием управляющего кода Y происходит изменение коэффициента пе редачи регулирующего органа I дискретного действия 1 (фиг. 3). При этом управляющий сигнал у разрешает прохождение управляющих сигналов у,

УЗ чей 16

входного напряжения U, и эталонного напряжения U,j совпадают, сигнал у принимает значение Лог.О и разрешает прохождение управляющих сигналов на группу ключей 16. Когда полярност

,у лишь на одну из групп клю- или 17. Когда полярность

и, не

совнапряжения и , и напряжения падают, разрешается прохождение управляющих сигналов на группу ключей 17. Вследствие этого полярность вы- ходного напряжения совпадает с полярностью эталонного напряжения.

Управляющими сигналами у ,у ,...

...,у обеспечивается изменение коэффициента передачи трансформатора 8 в

процессе передачи напряжения U, чере него (одновременно в проводящем сос тоянии находится лишь один ключ 16 или 17 группы). При этом возрастанию напряжения на выходе блока деления напряжений U соответствует возрастание коэффициента трансформации трансформатора 8. Выходное напряжение U вследствие такого преобразования приобретает форму кусочно-синусоидаль- ного напряжения, близкого к эталонному напряжению (фиг. 2е).

При большом количестве уровней п

напряжения в делителе 26 аналого-циф-55личающийся тем, что блок,

рового преобразователя 3 можно собеспечивающий операцию арифметичесбольшой точностью считать, что Коэф-кого деления знакопеременных напряжефициент трансформации трансформатораний выполнен на усилителе, один вход

8 изменяется по законукоторого соединен с входом делимого,

.

L ц

где А - константа, зависящая ОТ параметров элементов схемы. При этом для выходного напряжения устройства получим

.

и.

f5 20

30

25

35

40

45 50

т.е. оно пропорционально эталонному напряжению U и не зависит от уровня )0 входного напряжения сети U .

В предложенном устройств е время установления необходимого управляющего кода Y определяется лишь быстродействием аналого-цифрового преобразователя. Оно может быть очень малым, в частности, применение аналого-цифрового преобразователя, использующего метод считывания (фиг. 4), позволяет производить установку управляющего кода практически мгновенно.

Формула изобретения

1.Преобразователь однофазного напряжения, содержащий формирователь эталонного напряжения и регулирующий оргчн дискретного действия, управляющие входы которого подключены к схеме формирования кода, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния быстродействия, в него введен блок, обеспечивающий операцию арифметического деления знакопеременных напряжений, вход делимого которого соединен с выходом формирователя эталонного напряжения, а вход делителя с входом регулирующего органа дискретного действия, причем схема формирования кода выполнена на (п+О- разрядном аналого-цифровом преобразователе, знаковый разряднЕЯЙ выход которого соединен со знаковым разрядным входом регулирующего органа дискретного действия непосредственно, а все последующие разряды.соединены с соответствующими разрядами регулирующего органа дискретного действия че- рез введеньш преобразователь кодов, осуществляющий по каждому разрядному выходу функцию логического суммирования сигнала такого же входа с инвертированным сигналом последующего разрядного входа.

2.Преобразователь по п. 1, о т а другой вход через блок, обеспечив вающий операцию арифметического умножения знакопеременных напряжений, соединен с входом делителя и выходом блока, обеспечивающего операцию ариф- метического деления знакопеременных напряжений, причем узел, обеспечивающий операцию арифметического умножения знакопеременных напряжений, выполнен на резистивных оптронах, фо- торезисторы последних совместно с первым и вторым дополнительными резисторами соединены по мостовой схеме, первая диагональ которой подключена через усилитель к выходу узла, вторая диагональ - к одному из его входов, а другой его вход соединен со средней точкой цепочки, образованной последовательно и согласно соединенными светодиодами и подключенной

к первой диагонали моста, узловые точки которой через третий и четвертый дополнительные резисторы соединены с выводами источников постоянного напряжения соотвествующей полярности 3. Преобразователь по п. 1, о т - личающийся тем, что, упомянутый аналого-цифровой преобразователь выполнен на п+1 компараторах уровней напряжения, вычитающие входы которых соединены с выходами резис- тивного делителя, подключенного к источнику постоянного напряжения, а суммирующие входы, объединенные в узел, - с выходом вьшрямитёльного моста, вход которого подключен к одной вторичной обмотке трансформатора другая вторичная обмотка которого подсоединена к входу компаратора знаков напряжения.

Изобретение относится к преобразовательной технике и м.б. использовано при построении преобразователей частоты различного назначения. Целью является повьшение быстродействия . Устр-во содержит регулирующий орган 1 дискретного действия, к управляющим входам Y(y ,y.j,. . У„} которого подсоединен преобразователь 2 кодов ,соединеннь1Й с Ъыходо аналого- цифрового преобразователя 3, вход которого соединен с выходом блока 4 деления напряжений. Управляющими сигналами y,yj ,. . . эУ обеспечивается изменение коэффициента передачи тр-ра, входящего в состав органа 1 дискретного действия, в процессе передачи через него напряжения. При этом возрастанию напряжению на выходе блока 4 соответствует возрастание коэффициента трансформации тр-ра. Выходное напряжение при этом преоб- ретает форму кусочно-синусоидального напряжения, близкого к эталонному. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. i (Л Риг.1

U8.2

фиг.З

Г

7

Vt ofJj

Ч)

Vi

15

t

фиг.5

i-E oJJ

Z}27

г/,

и.

J4 €

J/

J2

Составитель Г. Мыцык Редактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор А. Обручар

Заказ 1222/54 Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4